明五一　都金光　曹陽　侯俊劍　李曉科　馬軍　何文斌

【摘 要】《CAD/CAM技術(shù)》課程知識點多、內(nèi)容比較分散，特別是對于工科學(xué)生，缺少計算機專業(yè)的相關(guān)課程，如何提升課程的教學(xué)效果是一個難題。針對這一問題，本文將“可感知”教學(xué)引入到該課程的課堂教學(xué)中，通過各種感知方法，讓學(xué)生在課堂上對該課程的知識點有進(jìn)一步的認(rèn)識?！翱筛兄苯虒W(xué)利用傳統(tǒng)的紙張、智能手機、計算機等作為載體，將書本上的知識點及時地從學(xué)生自身角度進(jìn)行檢驗，讓其能感知到相關(guān)知識點的內(nèi)涵，從而正確理解知識點的核心要素，提升課程的教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】可感知；CAD/CAM技術(shù)；教學(xué)改革；實踐

《CAD/CAM技術(shù)》是工科機制類專業(yè)的必修課程，該課程主要包括計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）和計算機輔助制造技術(shù)（CAM） 兩部分，通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從整體上掌握企業(yè)利用計算機信息化技術(shù)實現(xiàn)從設(shè)計到制造的整個流程，并且理解關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)的細(xì)節(jié)[1-2]。因而，該課程的學(xué)習(xí)需要學(xué)生有一定的知識儲備，能從全局的觀點看待整個課程的相關(guān)技術(shù)原理及其在企業(yè)中的實際使用情況。另外，從微觀層面上講，也需要學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，比如CAD中圖像的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等操作的幾何原理，以及各種插補曲線的生成，相關(guān)公式的推導(dǎo)等等，這些都需要有一定的基礎(chǔ)。

但是，當(dāng)前的工科機制類的學(xué)生對計算機只是學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)課程，比如《計算機基礎(chǔ)》、《C語言程序設(shè)計》或者《51單片機程序設(shè)計》等課程，并沒有學(xué)習(xí)《離散數(shù)學(xué)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》、《數(shù)據(jù)庫技術(shù)》、《計算機圖形學(xué)》等課程。因而，本門課程的教學(xué)必然要受到一些影響，這樣學(xué)生對知識點的掌握和理解就存在一些偏差。因此，這對該課程教學(xué)提出了新的需求，如何在現(xiàn)有的情況下，使得工科機制類的學(xué)生快速補充相關(guān)知識點，并能應(yīng)用到該課程的教學(xué)中去。

有鑒于此，我們提出了“可感知”的教學(xué)改革實踐，主要通過課堂的教學(xué)，達(dá)到視覺上、觸覺上等“可感知”知識點的核心內(nèi)涵。本文以該課程的幾個關(guān)鍵知識點進(jìn)一步闡述“可感知”教學(xué)在《CAD/CAM技術(shù)》課程教學(xué)改革中的實踐。

1 數(shù)據(jù)存儲的“可感知”教學(xué)

數(shù)據(jù)存儲是信息化系統(tǒng)必不可少的部分，因此，本課程中，該知識點也是比不可少的。早期的計算機是通過打孔紙帶來存儲程序和數(shù)據(jù)的，但這只能從課本或者網(wǎng)上看到，目前該方法已經(jīng)絕跡。數(shù)據(jù)存儲經(jīng)歷了紙帶、磁性介質(zhì)、光盤到閃存，以及目前流行的云端存儲等。這些存儲所使用的技術(shù)各不相同，而且也不方便在課堂上進(jìn)行“原理性”解釋。

考慮到數(shù)據(jù)存儲在CAD/CAM系統(tǒng)中占有一定的地位，而且也是《CAD/CAM技術(shù)》課程的開始部分，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有必要創(chuàng)新教學(xué)手段，引入新的教學(xué)工具。

比如，我們在該課程的教學(xué)實踐中，就將數(shù)據(jù)打印存儲在紙上，數(shù)據(jù)從視覺上是可視的，該項技術(shù)的相關(guān)程序來自互聯(lián)網(wǎng)，是開源的項目。數(shù)據(jù)存儲、讀取的主要流程是：原始數(shù)據(jù)壓縮后分成一個個塊，每塊在紙上打印一個類似二維碼的信息，1.44M左右的文檔，大約只需要兩張A4紙即可；數(shù)據(jù)讀取需要通過掃描儀掃描紙張，掃描后數(shù)據(jù)即可通過該軟件恢復(fù)到技術(shù)中。通過該項技術(shù)，數(shù)據(jù)存儲可實現(xiàn)視覺上的可視化，1.44M的內(nèi)容早期需要一張3.5英才的軟盤，而現(xiàn)在，數(shù)據(jù)可以打印到紙上，我們可以從視覺上感知數(shù)據(jù)。比如后期數(shù)據(jù)能否恢復(fù)，從保存的質(zhì)量上就可以看出，不像軟盤，數(shù)據(jù)存儲在軟質(zhì)的磁盤上，其安全我們是無法保證的。

在課堂上，我們提前打印好CAD文件、Word文檔、照片及其網(wǎng)頁等數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)備好相關(guān)數(shù)據(jù)文件的掃描照片，再將存儲數(shù)據(jù)的A4紙發(fā)到學(xué)生，最后進(jìn)行現(xiàn)場演示，展示數(shù)據(jù)的存與取的整個流程，通過視覺上的“可感知”，進(jìn)一步使得學(xué)生對數(shù)據(jù)的存儲有了深刻的認(rèn)識，激發(fā)后期的學(xué)習(xí)熱情。

2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的“可感知”教學(xué)

同樣，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也是信息化系統(tǒng)必不可少的部分，而且是核心組成部分，而目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)的相關(guān)原理學(xué)生并沒有學(xué)習(xí)，這就對本課程的教學(xué)帶來一定的困難。因此，我們從身邊的“數(shù)據(jù)”著手，讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)庫，使用數(shù)據(jù)庫。

比如，我們每個人都有手機，手機里面都有通訊錄。對于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的講解，可以以通訊錄為載體，讓學(xué)生安裝數(shù)據(jù)庫（Oracle、DB 2、SQL Sever以及MySQL等），并啟動數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，建立通訊錄相關(guān)的表，包含主表、從表及其約束等，最后錄入數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)查詢及其統(tǒng)計功能[3]。通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)的“可感知”實例教學(xué)，使得學(xué)生明白了一些基本的原理，比如數(shù)據(jù)表中的行和列的存儲順序沒有先后之分，對數(shù)據(jù)的顯示沒有任何影響。通過對這些知識點的“可感知”實踐，使得學(xué)生對數(shù)據(jù)庫相關(guān)技術(shù)有了感性的認(rèn)識，這對之后的課堂上教學(xué)也會有更好的效果。

3 樣條曲線生成的“可感知”教學(xué)

樣條曲線教學(xué)部分有一定的難度，主要體現(xiàn)在樣條曲線種類比較多，推導(dǎo)的公式需要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，但是相關(guān)的應(yīng)用非常廣泛[4]。雖然，我們對相關(guān)知識點也安排有上機實驗，但是，這些都是在該知識點學(xué)習(xí)完成后，再在機房進(jìn)行驗證實驗，對于課堂的現(xiàn)場教學(xué)幫助不太大。有鑒于此，我們提出了將樣條曲線搬到學(xué)生的手機上，使得學(xué)生從觸覺上實現(xiàn)該知識點的“可感知”，加上對相關(guān)數(shù)學(xué)公式的理解。

具體的做法是我們編寫一個Android版本的小程序發(fā)給學(xué)生（可通過授課教師的個人主頁上下載），該程序可生成幾個典型的樣條曲線，通過控制按鈕，可顯示控制點、控制點的切線，另外，控制點是可以拖動的，這樣控制點的位置改動后，其樣條曲線也會再次生成，讓學(xué)生通過指尖的觸覺即可感知樣條曲線的變化。這樣，課堂上的教學(xué)就有了比較好的載體，其數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)就能讓更多的學(xué)生理解，提升了該知識點的教學(xué)質(zhì)量。

4 CAPP優(yōu)化過程的“可感知”教學(xué)

對于計算機輔助制造技術(shù)（CAM），其計算機輔助優(yōu)化過程（CAPP）是其一個重要的環(huán)節(jié)，而且對于工程實際問題，工藝優(yōu)化都是少不了的。但是，學(xué)生的實踐少，課本上的優(yōu)化問題理論部分較多，“可感知”內(nèi)容較少。因而，如何將優(yōu)化問題講解到位，學(xué)生理解到位就有一定困難，需要教學(xué)中尋找創(chuàng)新。

考慮到本課程教學(xué)的教師從事工藝優(yōu)化相關(guān)的科研工作。因而，結(jié)合科研的實際情況[5-6]，通過編寫相關(guān)軟件可以將CAPP工藝系統(tǒng)的優(yōu)化過程做成動態(tài)的可視化效果，便于教學(xué)。比如，我們針對常用的遺傳算法，可通過參數(shù)設(shè)置，將每步的計算設(shè)置為手動模式，每生成一代，可通過界面顯示當(dāng)前代個體的詳細(xì)信息（包括編碼、所代表的輸入等）以及個體遺傳生成的流程，并顯示本次的優(yōu)化結(jié)果。通過工程的實際樣例數(shù)據(jù)，或者科研論文中的數(shù)據(jù)，來展示工藝優(yōu)化的動態(tài)執(zhí)行流程，這種視覺上的“可感知”效果，在課堂上教學(xué)要比只講理論、公式要好一些，學(xué)生通過一個個案例，對算法的核心思想有（下轉(zhuǎn)第119頁）（上接第126頁）了本質(zhì)上的認(rèn)識。

5 數(shù)控代碼解析的“可感知”教學(xué)

計算機輔助制造技術(shù)（CAM）中，數(shù)控代碼相關(guān)環(huán)節(jié)教學(xué)比較枯燥，主要講解相關(guān)指令代碼的作用。如果僅僅是了解相關(guān)數(shù)控代碼（比如G代碼）的規(guī)范，學(xué)生的興趣并太大。因而，要掌握好相關(guān)知識點，也需要我們進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，或者說是有必要大膽往前走半步。

對于數(shù)控代碼規(guī)范的講解，如果我們上升到數(shù)控代碼的解析，那么問題可能是難了一點，但是這個問題更能激發(fā)學(xué)生的興趣。目前，網(wǎng)絡(luò)上有很多開源的G代碼解析器，另外，我們從事本課程教學(xué)的相關(guān)教師以前也做過數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)，積累了相關(guān)經(jīng)驗和資源。因此，我們充分利用有利條件，實現(xiàn)最小指令集的G代碼解析器，并公開相關(guān)源代碼，通過課堂上的講解，將代碼實現(xiàn)與G代碼規(guī)范有機的結(jié)合起來了。這樣，如何做好G代碼解釋器這個“可感知”的教學(xué)活動就更能激發(fā)學(xué)生的興趣，從而更好的將G代碼規(guī)范深深的植入到學(xué)生的腦海中。

6 結(jié)束語

本文將“可感知”教學(xué)這一概念引入到《CAD/CAM技術(shù)》課程的課堂教學(xué)中，通過視覺上、觸覺上的各種感知方法，讓學(xué)生在課堂教學(xué)上對該課程的知識點有進(jìn)一步的認(rèn)識?！翱筛兄苯虒W(xué)利用傳統(tǒng)的紙張、智能手機、計算機等作為載體，將書本上的知識點及時地從學(xué)生自身角度進(jìn)行認(rèn)知，讓其能感知到相關(guān)知識點的內(nèi)涵，從而正確理解知識點的核心要素，提升課程的教學(xué)質(zhì)量，有一定推廣意義。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]